第1章 微波传输线.pptVIP

三.导波系统中可能存在的波形 四.导波系统的传输特性 一．场方程及其解 二．几点讨论 三．传输特性 4.TM11模与TMmn模 6.主模TE10模的导行参数： 一．场方程及其解 二．几点讨论 三．传输特性 (2)低损耗TE01模 给定中心工作波长 ，可以判断波导中可能出现的模式： 由导行条件 知，此 相应模式才能在波导中传输 ●单模传输（TE11）条件： 即 ●当给定中心工作波长时，为实现单模传输，选择波导尺寸为： 四．主模TE11模场结构 场量表达式： m＝1,n＝1, μ＝1.841 代入得 场结构：Ez＝0，电力线在圆波导的横截面内 磁力线为呈空间分布的闭合曲线 ●TE11模很容易被矩形波导中的TE10模所激励，自然过渡（方圆）。应用在极化衰减器、波形转换器等中工作模式 利用圆波导TE11模的极化简并特性可以构成一些双极化元件，如极化分离器、极化衰减器等。 结论：通常不采用圆波导来传输微波能量和信号。 TE11是最低模，但不是理想工作模式。 虽然极化简并模式不利于微波能量的传输，但在通信中常利用极化模传输两路信号，使在有限的频带内传输更多的信号。 注意： TE11模存在极化简并，两者具有相同的截止波长,因此利用波导尺寸不能实现单模传输，可利用激励来实现； 在传输过程中，当圆波导出现不均匀性时或有椭圆度时，就会使场结构的极化面产生旋转。 当λ=2cm时， 由导行条件λλc知 此时该波导能传输的模式有TE10、 TE20、 TE01模 当f0 = 10GHz时， λ=3cm，该波导只能传输TE10模 单模区 8.单模传输问题 【必要性】多模共存——模式色散——为克服采用单模传输 【可能性】给定中心工作波长，适当选择矩形波导尺寸a×b， 使工作波长满足： ，即可实现单模传输TE10 【单模传输条件】矩形波导尺寸规范化，一般有2ba 【单模传输带宽】 【主模】 只有TE10模可以在矩形波导中单模传输，常称为TE10矩形波导的主模。导行系统中截止波长最长的导模称为该导模的主模，或称基模、最低型模；其它的模称为高次模。 TE10模中，m=1, n=0, 代入场分量：（某时刻） 1. TE10模与TEm0模 四．导模的场结构 分析上式可以得出： Ey与x轴有关，且Ey与 成正比；如图，沿宽边a电 场按正弦律变化。在x=0和x=a处，电场Ey为零；在x=a/2 处，电场Ey为最大；为一个半驻波分布；波沿+z方向传播，即整个场型沿z 轴传播。 ①电场 其电场只有Ey分量，电力线是一些平等于y轴的电力线; 其幅度不随y变化（与y无关），故沿b边电场无变化； 在z方向（轴向），Ey与-Hx同相，因此在z方向为行波场，两者与Hz有900的相位差。 ② 磁场 平行于波导宽边的xz平面内，磁力线是闭合曲线。同样，磁场与y无关（在y方向场不变）； Hx在波导宽边上为正弦分布，而Hz在波导宽边上为余弦分布； 磁场有Hx和Hz两个分量 Ey与Hz同相位相差900 ，因此在x方向为驻波场。 TE10模场模型 TE10 e TE10 h 对于TEm0波，其场分量： 其场分量不随y变化（与y无关），故沿b边场无变化； 沿宽边a电场有m个半驻波分布或m个TE10模场结构分布。 沿z轴则为正弦分布，波沿此方向传播，即整个场型沿 z轴传播。 与TE10模类似： TE20模场结构 TE20 TE01模只有Ex、Hy和Hz三个场分量，它们与x无关，故沿a边场无变化； 只是y和z的变量，Ex和Hy沿b边为正弦分布，而Hz沿b边为余弦分布（为半个驻波分布）。 TE0n模的场结构是沿a边不变化，沿b边有n个半驻波分布或n个TE01模场结构分布。 其场分量为 2.TE01模与TE0n模 与TE10模的差异为波的极化面旋转了900 TE01-e TE01-h 3. TE11模 TEmn模 m和n均不为零的最简单的TE模是TE11模。其场沿a边和b边都有半个驻波分布。 TEmn模：其场沿a边有m个、沿b边有n个半驻波分布或TE11模场；如图。 TM导模中最简单的模为TM11模，其磁力线完全分布在横截面内，为闭合曲线（Hz=0）；电力线则是空间曲线。 其场沿a边和b边均有半个驻波的分布。 TMmn模：其场沿a边有m个、沿b边有n个半驻波分布或TM11模场；如图。 注：TE11与TM11是简并模，这种简并称为模式简并；同理，TEmn与TMmn (m